本發(fā)明屬于氣敏材料技術領域，具體涉及一種高靈敏度甲烷氣體敏感材料及其制備方法與應用。

背景技術：

近年來，隨著現代社會化工業(yè)的不斷發(fā)展，隨之而來的環(huán)境問題也日益嚴重，各種工業(yè)廢氣不斷排向大氣，如甲烷、氮氧化合物、硫化物、甲烷等。甲烷（ch4）是天然氣的重要成分，是一種重要的燃料，也是造成全球變暖的第二大污染物，具有高達23的全球增溫潛能值（gwp），并且其排放量占總溫室氣體排放量的19%。同時，甲烷的蒸氣與空氣以一定比例混合后易形成爆炸性混合物，一旦發(fā)生泄漏將會引發(fā)一系列的安全事故。

而現有的甲烷氣體傳感器大多存在靈敏度低、重復性差、長期穩(wěn)定性不好等諸多問題，而且功耗高、性能低；另外，相比于其他的碳氫化合物，甲烷具有較高的熱力學穩(wěn)定性，在溫度低于350℃時很難對其進行識別。究其主要原因大多是因為所使用的甲烷氣體的敏感材料的靈敏度及其他性能不能滿足需要，因此，研發(fā)一種高靈敏度的甲烷氣體敏感材料應用于甲烷的檢測具有很高的現實意義。

技術實現要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種高靈敏度甲烷氣體敏感材料，第二目的在于提供一種高靈敏度甲烷氣體敏感材料的制備方法，第三目的在于提供一種含高靈敏度甲烷氣體敏感材料的氣體傳感器，第四目的在于提供一種高靈敏度甲烷氣體敏感材料的應用。

本發(fā)明的第一目的是這樣實現的，所述的甲烷氣體敏感材料為由粒徑為7~16nm的納米粒子堆積而成的、大小不一的塊狀的pd-sno2復合材料。

本發(fā)明的第二目的是這樣實現的，包括以下步驟：

1）在室溫攪拌下，將sncl4·5h2o和c6h12o6按1:1~3的摩爾比溶解在70ml去離子水中，再添加摩爾比為0.5mol%~7.5mol%的pdcl2于上述溶液中；

2）量取60ml混合溶液于100ml聚四氟乙烯內襯中，在170~190℃的恒溫干燥箱中保溫14~18h；

3）然后將其取出冷卻至室溫，得到的產物用無水乙醇和去離子水交替離心洗滌5-7次，再在60℃下干燥24h；最后將干燥后的樣品在500℃下退火1h，直接收集得到淺灰色粉末，即可。

本發(fā)明的第三目的是這樣實現的，所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料的氣體傳感器由以下步驟制備得到：取pd-sno2復合材料與去離子水按質量比2:5調成均勻的糊狀，涂于帶pt引線的陶瓷管外表面，在120℃烘干12h，得到帶有均勻氣敏材料厚膜的陶瓷管氣敏元件，在馬弗爐中400℃熱處理1h，將元件焊接在管座上并置于專用的老化臺上老化得到氣體傳感器。

本發(fā)明的第四目的是這樣實現的，所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料在室內環(huán)境中對甲烷氣體檢測上的應用。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明的制備方法簡單易操作，對環(huán)境友好，有助于擴大化生產，成本低，有效提高復合材料的性能。

2、本發(fā)明的甲烷氣體敏感材料，通過pd的復合，得到的納米粒子尺寸粒度均一，晶格條紋清晰且發(fā)育良好，結晶度高，隨機的結晶取向引起的應力和缺陷可能會產生更多的氧空位，增加對目標氣體的響應程度，本發(fā)明的復合材料在50到5000ppm的甲烷濃度范圍內均具有快速且穩(wěn)定的響應過程，響應恢復時間極短，重復性和選擇性高，且具有良好的穩(wěn)定性。

3、本發(fā)明的復合材料通過甲烷氣體濃度與檢測靈敏度之間具有較好的指數關系，能夠為實現對甲烷氣體的定量檢測提供可能性，進一步拓展應用領域，增加其實用性。

4、本發(fā)明最佳工作溫度為340℃，實現了甲烷傳感器的低功耗。

附圖說明

圖1為實施例1中不同摩爾比pd-sno2納米復合材料的xrd衍射圖譜：（a）sno2相的pdf卡片（jcpds：41-1445），（b）pd相的pdf卡片（jcpds：46-1043），（c）0mol%pd-sno2，（d）1.5mol%pd-sno2，（e）2.5mol%pd-sno2，（f）5.0mol%pd-sno2，（g）7.5mol%pd-sno2；

圖2為實施例1中2.5mol%pd-sno2納米復合材料的sem圖，其中（a）低倍的sem圖，（b）高倍的sem圖；

圖3為實施例1中2.5mol%pd-sno2納米復合材料的edx譜圖；

圖4為實施例1中2.5mol%pd-sno2納米復合材料（a）低倍的tem圖，（b）高倍的tem圖和（c）高分辨的tem圖，（d）為（c）圖中相應位置的hrtem圖，（b）中的插圖為與（b）相應的納米復合材料的saed圖；

圖5為實施例1中不同摩爾比的pd-sno2納米復合材料氣體傳感器在不同工作溫度下對3000ppm甲烷的靈敏度測試曲線；

圖6為實施例1中2.5mol%pd-sno2納米復合材料氣體傳感器在340℃最佳工作溫度下的氣敏性能：其中（a）2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器在340℃最佳工作溫度下對不同甲烷氣體濃度的動態(tài)響應曲線，（b）甲烷氣體濃度與靈敏度之間的擬合曲線；

圖7為實施例1中2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器在340℃工作溫度下對3000ppm甲烷氣體的響應恢復時間測試曲線；

圖8為實施例1中2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器在340℃工作溫度下對3000ppm甲烷氣體的5次循環(huán)測試曲線；

圖9為實施例1中2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器在340℃工作溫度下對3000ppm甲烷氣體的長期穩(wěn)定性測試圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料是由粒徑為7~16nm的納米粒子堆積而成的、大小不一的塊狀的pd-sno2復合材料。

所述的pd-sno2復合材料中pd/sn的原子摩爾比為0.5-7.5%。

優(yōu)選的，所述的pd-sno2復合材料中pd/sn的原子摩爾比為2.2%。

本發(fā)明所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料的制備方法，包括以下步驟：

1）在室溫攪拌下，將sncl4·5h2o和c6h12o6按1:1~3的摩爾比溶解在70ml去離子水中，再添加摩爾比為0.5mol%~7.5mol%的pdcl2于上述溶液中；

2）量取60ml混合溶液于100ml聚四氟乙烯內襯中，在170~190℃的恒溫干燥箱中保溫14~18h；

3）然后將其取出冷卻至室溫，得到的產物用無水乙醇和去離子水交替離心洗滌5-7次，再在60℃下干燥24h；最后將干燥后的樣品在500℃下退火1h，直接收集得到淺灰色粉末，即可。

步驟（1）中所述的sncl4·5h2o和c6h12o6的摩爾比為1:2。

步驟（2）中所述的pdcl2的添加量為添加摩爾比為2.5mol%的pdcl2。此處制備方法中所述的添加量的摩爾比均是以sncl4·5h2o作為參照。

步驟（2）中所述的恒溫干燥箱的溫度為180℃，保溫16h。

本發(fā)明所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料的氣體傳感器由以下步驟制備得到：取pd-sno2復合材料與去離子水按質量比2:5調成均勻的糊狀，涂于帶pt引線的陶瓷管外表面，在120℃烘干12h，得到帶有均勻氣敏材料厚膜的陶瓷管氣敏元件，在馬弗爐中400℃熱處理1h，將元件焊接在管座上并置于專用的老化臺上老化得到氣體傳感器。

本發(fā)明所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料的應用為在室內環(huán)境中對甲烷氣體檢測上的應用。

所述的甲烷氣體的濃度為50~5000ppm。

所述的甲烷氣體的濃度為100~5000ppm。

所述的甲烷氣體的濃度為100~2000ppm。

所述的甲烷氣體的濃度為50~100ppm。

所述的甲烷氣體的濃度為80~3000ppm。

所述的甲烷氣體的濃度為150~5000ppm。

所述的甲烷氣體的濃度為200~5000ppm。

所述的檢測為甲烷氣體的定量檢測。

實施例1

（1）在室溫攪拌下，將sncl4·5h2o和c6h12o6按1:2的摩爾比溶解在70ml去離子水中，再添加一定摩爾比的pdcl2（0mol%，1.5mol%，2.5mol%，5.0mol%，7.5mol%）于上述溶液中。

（2）量取60ml混合溶液于100ml聚四氟乙烯內襯中，在180℃的恒溫干燥箱中保溫16h。

（3）然后將其取出冷卻至室溫，得到的產物用無水乙醇和去離子水交替離心洗滌，再在60℃下干燥24h。最后將干燥后的樣品在500℃下退火1h，直接收集得到淺灰色粉末。

結果與分析：

1、xrd物相分析

通過x射線粉末衍射儀對不同復合比例的pd-sno2（pd=0，1.5，2.5，5.0，7.5mol%）納米復合材料進行測試，測試結果如圖1所示。從圖中可以看出，所有被檢測樣品均含有與純sno2相同的衍射圖譜。作為主相，sno2相的所有衍射峰的位置均與錫石sno2（卡片號為jcpds:41-1445；空間群為p42/mnm(136)；晶格常數為a=b=4.738?，c=3.187?）的標準圖譜相吻合，并且所有衍射峰的峰形較尖銳，說明樣品中的sno2相具有較高的結晶度。隨著pd含量的升高，衍射峰的峰形越明顯，這個物相的存在說明pd-sno2復合物的形成。進一步觀察可以看出，復合物中sno2相的峰位沒有發(fā)生偏移，說明pd沒有進入sno2的晶格中。此外，復合物中sno2相的峰形沒有發(fā)生變化，意味著復合后sno2的晶粒尺寸沒有發(fā)生變化，說明pd對sno2的生長沒有影響。利用謝樂公式計算pd-sno2（pd=0，1.5，2.5，5.0，7.5mol%）復合物中sno2的平均晶粒尺寸，其值分別為12nm、12nm、11.9nm、11.8nm和12nm。進一步證實了pd的復合對sno2的晶粒尺寸沒有影響。

2、sem分析

利用掃描電鏡測試2.5mol%pd-sno2納米復合材料的微觀形貌，探究貴金屬元素pd對樣品形貌的影響。圖2（a）是2.5mol%pd-sno2納米復合材料的低倍sem圖像，從圖中可以看出，樣品呈現形狀各異、大小不一的塊狀結構。從放大的顯微圖像（圖2（b））中可以觀察到，這種塊狀的微觀形貌是由納米粒子堆積而成的。利用edx對樣品進行化學成分分析，結果如圖3所示，2.5mol%pd-sno2納米復合材料的edx譜圖證實樣品中存在sn、o、pd三種元素。定量分析結果表明，2.5mol%pd-sno2納米復合材料中pd/sn的原子摩爾比為2.2%，略低于起始實驗值，說明前驅物中大部分的pd離子最終都進入到了復合物中。

3、tem分析

為了進一步研究pd的復合對sno2納米粒子的微觀形貌和取向性的影響，對制備得到的2.5mol%pd-sno2納米復合材料進行了tem和hrtem的測試。圖4（a）為典型的2.5mol%pd-sno2樣品的低倍tem圖像，從圖中可以看出，樣品是由相互連接的納米粒子組成的，進一步證實了sem分析中的推論。圖4（b）為高倍的tem圖像，從圖中可以看出，這些組合成塊狀結構的小顆粒呈現出多種微觀形狀，包括方形、球形、橢圓形以及多邊形，并且直徑范圍從7nm到16nm，這個直徑范圍與純sno2納米粒子的直徑范圍基本相同，這個結果與上述xrd的計算結果相吻合。圖4（b）的插圖為相對應的選區(qū)電子衍射圖譜，圖譜顯示產物為多晶的錫石sno2，與xrd的表征結果一致。相互連接的納米顆粒的高分辨tem圖像顯示（圖4（c））樣品具有清晰且發(fā)育良好的晶格條紋，表明樣品具有較高的結晶度和隨機的結晶取向。為了獲得更清晰的晶格條紋圖像，將圖4（c）中紅色虛線框內的區(qū)域放大并顯示在圖4（d）中，通過測量納米顆粒不同位置晶格條紋之間的距離，得到0.335nm和0.225nm兩種晶面間距，分別對應于錫石sno2相的（110）晶面和立方pd相的（111）晶面。因此，這些相互連接的納米粒子由錫石sno2相和立方pd相組成。

pd-sno2納米復合材料對甲烷的氣敏性能研究：

氣體傳感器的制備：取實施例1制備的pd-sno2復合材料與去離子水按質量比2:5調成均勻的糊狀，涂于帶pt引線的陶瓷管外表面，在120℃烘干12h，得到帶有均勻氣敏材料厚膜的陶瓷管氣敏元件，在馬弗爐中400℃熱處理1h，將元件焊接在管座上并置于專用的老化臺上老化得到氣體傳感器。

1、最佳工作溫度

圖5為不同比例的pd復合sno2納米粒子傳感器在不同工作溫度下對3000ppm甲烷氣體的靈敏度測試曲線。如圖所示，隨著工作溫度的遞增響應值隨著升高，響應達到最高值后，隨著工作溫度的進一步遞增其響應值反而降低。純的sno2在420℃最佳工作溫度下對3000ppm甲烷氣體的響應達到9.8。隨著pd在復合物中復合比例的增加，甲烷氣體的靈敏度也隨著增加，達到最佳復合比后，靈敏度反而降低。具體地說，1.5mol%pd-sno2、2.5mol%pd-sno2和5.0mol%pd-sno2納米復合材料傳感器在340℃的最佳工作溫度下對3000ppm甲烷氣體的靈敏度分別為13.84、17.72和15.70。而7.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器在300℃的最佳工作溫度下對3000ppm甲烷氣體的靈敏度降為14.80。值得注意的是，最佳工作溫度隨著復合比例的增加從420℃降到340℃，再從340℃降到300℃。通過上述分析可知，2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器對甲烷氣體的靈敏度最高。因此，選擇2.5mol%pd-sno2復合物對甲烷氣體進行檢測，并且選擇340℃作為最佳工作溫度。

2、動態(tài)響應特性

圖6（a）為2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器在340℃最佳工作溫度下對不同甲烷氣體濃度的動態(tài)響應曲線。如圖所示，隨著甲烷氣體濃度從100ppm增加到3000ppm，傳感器的靈敏度也隨著逐漸升高。對于100ppm、500ppm、1000ppm、2000ppm和3000ppm的甲烷氣體濃度，傳感器的響應程度分別為3.97、7.12、9.86、14.23和17.72。這個結果充分說明了2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器對甲烷具有較寬的監(jiān)測范圍和較高的靈敏度。同時，可以將甲烷氣體濃度與靈敏度之間的關系擬合為如下的等式：

式中c為甲烷氣體濃度，β為靈敏度，擬合得到的相關系數r²為0.99805，說明甲烷氣體濃度與靈敏度之間具有較好的指數關系。

3、響應恢復時間

為了進一步評估2.5mol%pd-sno2納米復合材料對甲烷的氣敏性能，在340℃最佳工作溫度下，對3000ppm甲烷氣體進行了響應恢復時間的測試，如圖7所示。2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器在340℃工作溫度下對3000ppm甲烷氣體的響應和恢復時間分別為3s和5s。這個響應恢復值明顯低于目前的文獻報道值，說明傳感器具有快速的響應恢復時間。

4、重復性

能夠滿足實際檢測需要的氣體傳感器不僅需要快速的響應恢復時間，還需要較好的可重復性。圖8為2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器在340℃工作溫度下對3000ppm甲烷氣體的5次循環(huán)測試曲線。連續(xù)重復的5次循環(huán)測試顯示，2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器對甲烷氣體的響應程度和響應恢復時間基本沒有變化，說明2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器可以在短時間內進行連續(xù)多次的重復使用。

5、穩(wěn)定性

圖9為2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器對甲烷的穩(wěn)定性測試結果。在340℃的工作溫度下，測試傳感器在一個月內對3000ppm甲烷氣體的靈敏度變化情況。由圖可知，靈敏度在30天內只發(fā)生了微小的波動，波動范圍僅為0.36%。并且計算得到30天內靈敏度的平均值為17.48，說明2.5mol%pd-sno2納米復合材料傳感器具有較高的穩(wěn)定性。

實施例2

一種高靈敏度甲烷氣體敏感材料的制備方法，包括以下步驟：

1）在室溫攪拌下，將sncl4·5h2o和c6h12o6按1:1的摩爾比溶解在70ml去離子水中，再添加摩爾比為0.5mol%的pdcl2于上述溶液中；

2）量取60ml混合溶液于100ml聚四氟乙烯內襯中，在170℃的恒溫干燥箱中保溫14h；

3）然后將其取出冷卻至室溫，得到的產物用無水乙醇和去離子水交替離心洗滌5次，再在60℃下干燥24h；最后將干燥后的樣品在500℃下退火1h，直接收集得到淺灰色粉末，即可。

本實施例所得的高靈敏度甲烷氣體敏感材料是由粒徑為7~16nm的納米粒子堆積而成的、大小不一的塊狀的pd-sno2復合材料。所述的pd-sno2復合材料中pd/sn的原子摩爾比為0.5%。

本發(fā)明所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料的氣體傳感器由以下步驟制備得到：取pd-sno2復合材料與去離子水按質量比2:5調成均勻的糊狀，涂于帶pt引線的陶瓷管外表面，在120℃烘干12h，得到帶有均勻氣敏材料厚膜的陶瓷管氣敏元件，在馬弗爐中400℃熱處理1h，將元件焊接在管座上并置于專用的老化臺上老化得到氣體傳感器。

本實施例得到的高靈敏度甲烷氣體敏感材料在室內環(huán)境中對濃度為50~5000ppm的甲烷氣體檢測上具有極大的應用價值，所述的檢測包括甲烷氣體的定性檢測和定量檢測。其中對于100ppm的甲烷的靈敏度達到3.25。本發(fā)明的甲烷氣體敏感材料，通過pd的復合，得到的納米粒子尺寸粒度均一，晶格條紋清晰且發(fā)育良好，結晶度高，隨機的結晶取向引起的應力和缺陷可能會產生更多的氧空位，增加對目標氣體的響應程度，本發(fā)明的復合材料在50到5000ppm的甲烷濃度范圍內均具有快速且穩(wěn)定的響應過程，響應恢復時間短，重復性和選擇性高，且具有良好的穩(wěn)定性。

實施例3

一種高靈敏度甲烷氣體敏感材料的制備方法，包括以下步驟：

1）在室溫攪拌下，將sncl4·5h2o和c6h12o6按1:3的摩爾比溶解在70ml去離子水中，再添加摩爾比為7.5mol%的pdcl2于上述溶液中；

2）量取60ml混合溶液于100ml聚四氟乙烯內襯中，在190℃的恒溫干燥箱中保溫18h；

3）然后將其取出冷卻至室溫，得到的產物用無水乙醇和去離子水交替離心洗滌7次，再在60℃下干燥24h；最后將干燥后的樣品在500℃下退火1h，直接收集得到淺灰色粉末，即可。

本實施例所得的高靈敏度甲烷氣體敏感材料是由粒徑為7~16nm的納米粒子堆積而成的、大小不一的塊狀的pd-sno2復合材料。所述的pd-sno2復合材料中pd/sn的原子摩爾比為6.9%。

本發(fā)明所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料的氣體傳感器由以下步驟制備得到：取pd-sno2復合材料與去離子水按質量比2:5調成均勻的糊狀，涂于帶pt引線的陶瓷管外表面，在120℃烘干12h，得到帶有均勻氣敏材料厚膜的陶瓷管氣敏元件，在馬弗爐中400℃熱處理1h，將元件焊接在管座上并置于專用的老化臺上老化得到氣體傳感器。

本實施例得到的高靈敏度甲烷氣體敏感材料在室內環(huán)境中對濃度為50~5000ppm的甲烷氣體檢測上具有極大的應用價值，所述的檢測包括甲烷氣體的定性檢測和定量檢測。其中對于90ppm的甲烷的靈敏度達到2.95。本發(fā)明的甲烷氣體敏感材料，通過pd的復合，得到的納米粒子尺寸粒度均一，晶格條紋清晰且發(fā)育良好，結晶度高，隨機的結晶取向引起的應力和缺陷可能會產生更多的氧空位，增加對目標氣體的響應程度，本發(fā)明的復合材料在50到5000ppm的甲烷濃度范圍內均具有快速且穩(wěn)定的響應過程，響應恢復時間短，重復性和選擇性高，且具有良好的穩(wěn)定性。

實施例4

一種高靈敏度甲烷氣體敏感材料的制備方法，包括以下步驟：

1）在室溫攪拌下，將sncl4·5h2o和c6h12o6按1:1.5的摩爾比溶解在70ml去離子水中，再添加摩爾比為1.5mol%的pdcl2于上述溶液中；

2）量取60ml混合溶液于100ml聚四氟乙烯內襯中，在175℃的恒溫干燥箱中保溫15h；

3）然后將其取出冷卻至室溫，得到的產物用無水乙醇和去離子水交替離心洗滌6次，再在60℃下干燥24h；最后將干燥后的樣品在500℃下退火1h，直接收集得到淺灰色粉末，即可。

本實施例所得的高靈敏度甲烷氣體敏感材料是由粒徑為7nm的納米粒子堆積而成的、大小不一的塊狀的pd-sno2復合材料。所述的pd-sno2復合材料中pd/sn的原子摩爾比為1.3%。

本發(fā)明所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料的氣體傳感器由以下步驟制備得到：取pd-sno2復合材料與去離子水按質量比2:5調成均勻的糊狀，涂于帶pt引線的陶瓷管外表面，在120℃烘干12h，得到帶有均勻氣敏材料厚膜的陶瓷管氣敏元件，在馬弗爐中400℃熱處理1h，將元件焊接在管座上并置于專用的老化臺上老化得到氣體傳感器。

本實施例得到的高靈敏度甲烷氣體敏感材料在室內環(huán)境中對濃度為50~5000ppm的甲烷氣體檢測上具有極大的應用價值，所述的檢測包括甲烷氣體的定性檢測和定量檢測。其中對于50ppm的甲烷的靈敏度達到2.55。本發(fā)明的甲烷氣體敏感材料，通過pd的復合，得到的納米粒子尺寸粒度均一，晶格條紋清晰且發(fā)育良好，結晶度高，隨機的結晶取向引起的應力和缺陷可能會產生更多的氧空位，增加對目標氣體的響應程度，本發(fā)明的復合材料在50到5000ppm的甲烷濃度范圍內均具有快速且穩(wěn)定的響應過程，響應恢復時間短，重復性和選擇性高，且具有良好的穩(wěn)定性。

實施例5

一種高靈敏度甲烷氣體敏感材料的制備方法，包括以下步驟：

1）在室溫攪拌下，將sncl4·5h2o和c6h12o6按1:2的摩爾比溶解在70ml去離子水中，再添加摩爾比為2.5mol%的pdcl2于上述溶液中；

2）量取60ml混合溶液于100ml聚四氟乙烯內襯中，在180℃的恒溫干燥箱中保溫16h；

3）然后將其取出冷卻至室溫，得到的產物用無水乙醇和去離子水交替離心洗滌6次，再在60℃下干燥24h；最后將干燥后的樣品在500℃下退火1h，直接收集得到淺灰色粉末，即可。

本實施例所得的高靈敏度甲烷氣體敏感材料是由粒徑為8~10nm的納米粒子堆積而成的、大小不一的塊狀的pd-sno2復合材料。

所述的pd-sno2復合材料中pd/sn的原子摩爾比為2.2%。

本發(fā)明所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料的氣體傳感器由以下步驟制備得到：取pd-sno2復合材料與去離子水按質量比2:5調成均勻的糊狀，涂于帶pt引線的陶瓷管外表面，在120℃烘干12h，得到帶有均勻氣敏材料厚膜的陶瓷管氣敏元件，在馬弗爐中400℃熱處理1h，將元件焊接在管座上并置于專用的老化臺上老化得到氣體傳感器。

本實施例得到的高靈敏度甲烷氣體敏感材料在室內環(huán)境中對濃度為50~5000ppm的甲烷氣體檢測上具有極大的應用價值，所述的檢測包括甲烷氣體的定性檢測和定量檢測。其中對于80ppm的甲烷的靈敏度達到3.74。本發(fā)明的甲烷氣體敏感材料，通過pd的復合，得到的納米粒子尺寸粒度均一，晶格條紋清晰且發(fā)育良好，結晶度高，隨機的結晶取向引起的應力和缺陷可能會產生更多的氧空位，增加對目標氣體的響應程度，本發(fā)明的復合材料在50到5000ppm的甲烷濃度范圍內均具有快速且穩(wěn)定的響應過程，響應恢復時間短，重復性和選擇性高，且具有良好的穩(wěn)定性。

實施例6

一種高靈敏度甲烷氣體敏感材料的制備方法，包括以下步驟：

1）在室溫攪拌下，將sncl4·5h2o和c6h12o6按1:2.5的摩爾比溶解在70ml去離子水中，再添加摩爾比為5mol%的pdcl2于上述溶液中；

2）量取60ml混合溶液于100ml聚四氟乙烯內襯中，在185℃的恒溫干燥箱中保溫17h；

3）然后將其取出冷卻至室溫，得到的產物用無水乙醇和去離子水交替離心洗滌6次，再在60℃下干燥24h；最后將干燥后的樣品在500℃下退火1h，直接收集得到淺灰色粉末，即可。

本實施例所得的高靈敏度甲烷氣體敏感材料是由粒徑為10~12nm的納米粒子堆積而成的、大小不一的塊狀的pd-sno2復合材料。所述的pd-sno2復合材料中pd/sn的原子摩爾比為4.5%。

本發(fā)明所述的高靈敏度甲烷氣體敏感材料的氣體傳感器由以下步驟制備得到：取pd-sno2復合材料與去離子水按質量比2:5調成均勻的糊狀，涂于帶pt引線的陶瓷管外表面，在120℃烘干12h，得到帶有均勻氣敏材料厚膜的陶瓷管氣敏元件，在馬弗爐中400℃熱處理1h，將元件焊接在管座上并置于專用的老化臺上老化得到氣體傳感器。

本實施例得到的高靈敏度甲烷氣體敏感材料在室內環(huán)境中對濃度為50~5000ppm的甲烷氣體檢測上具有極大的應用價值，所述的檢測包括甲烷氣體的定性檢測和定量檢測。其中對于3000ppm的甲烷的靈敏度達到17.11。本發(fā)明的甲烷氣體敏感材料，通過pd的復合，得到的納米粒子尺寸粒度均一，晶格條紋清晰且發(fā)育良好，結晶度高，隨機的結晶取向引起的應力和缺陷可能會產生更多的氧空位，增加對目標氣體的響應程度，本發(fā)明的復合材料在50到5000ppm的甲烷濃度范圍內均具有快速且穩(wěn)定的響應過程，響應恢復時間短，重復性和選擇性高，且具有良好的穩(wěn)定性。